DE1197986B - Semiconductor component with at least four zones of alternating conductivity type in the semiconductor body - Google Patents

Semiconductor component with at least four zones of alternating conductivity type in the semiconductor body

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DE1197986B
DE1197986B DEC26409A DEC0026409A DE1197986B DE 1197986 B DE1197986 B DE 1197986B DE C26409 A DEC26409 A DE C26409A DE C0026409 A DEC0026409 A DE C0026409A DE 1197986 B DE1197986 B DE 1197986B
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Jakob Luscher
Bogdan Zega
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

HOIlHOIl

Deutsche KL: 21g-11/02 German KL: 21g-11/02

Nummer: 1197 986Number: 1197 986

Aktenzeichen: C 26409 VIII c/21 gFile number: C 26409 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 6. März 1962 Filing date: March 6, 1962

Auslegetag: 5. August 1965Opening day: August 5, 1965

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit Selbstschutz gegen Überspannungen und mit mindestens vier Zonen abwechselnden Leitungstyps im Halbleiterkörper, bei dem eine der inneren Zonen dicker und schwächer dotiert gegenüber den anderen Zonen ist.The invention relates to a semiconductor component with self-protection against overvoltages and with at least four zones of alternating conductivity type in the semiconductor body, in which one of the inner zones is thicker and less doped than the other zones.

Bekanntlich haben die Halbleiterbauelemente mit mehr als einem Übergang, d. h. mit mehr als einem Übergang zwischen zwei Zonen von entgegengesetztem Leitungstyp, wie beispielsweise die Halbleitergleichrichter, den Nachteil, daß sie gegen eine negative Überspannung nicht durchschlagsfest sind. Im Gegensatz zu dem, was bei einer positiven Überspannung nach dem von ihr verursachten Spannungsdurchschlag geschieht, behält eine negative Über-Spannung ihren Wert nach dem Durchschlag bei, so daß die von dem Halbleiterbauelement aufzunehmende Energie ein solches Ausmaß erreicht, daß es sofort zerstört wird. Da die thermische Zeitkonstante solcher Bauelemente sehr klein ist, müßte der Durchschlagsstrom mit einer Schnelligkeit unterbrochen werden, die mit elektromechanischen Unterbrechern praktisch nicht zu erreichen ist. Die Lösung, die darin besteht, daß man solche Bauelemente durch gleichartige, parallel mit entgegengesetzt gerichtetem Stromdurchgang angeschlossene Bauelemente schützt, hat den Nachteil, daß sie kostspielig ist und die Schaltung sehr kompliziert macht.As is well known, the semiconductor devices with more than one junction, i. H. with more than one Transition between two zones of opposite conductivity type, such as the semiconductor rectifier, the disadvantage that they are not dielectric-proof against a negative overvoltage. in the Contrary to what happens with a positive overvoltage after the voltage breakdown it caused happens, a negative overvoltage maintains its value after the breakdown, see above that the energy to be absorbed by the semiconductor component reaches such an extent that it immediately destroyed. Since the thermal time constant of such components is very small, the breakdown current should be interrupted with a rapidity that with electromechanical breakers is practically impossible to achieve. The solution, which consists in the fact that such components are replaced by similar, protects components connected in parallel with current flow in the opposite direction, has the disadvantage that it is expensive and makes the circuit very complicated.

Es sind Schaltdioden mit teilweise negativer Stromspannungscharakteristik bekannt, bei denen fünf halbleitende Zonen von abwechselndem Leitungstyp hintereinander angeordnet sind und die beiden äußeren pn-Ubergänge eine im Vergleich zu den beiden inneren pn-Ubergängen so kleine Durchbruchspannung haben, daß in der Stromspannungscharakteristik zusätzlich ein negativer Ast auftritt. Diese bekannten Halbleiteranordnungen kippen aus dem Zustand großen Widerstands in den schwachen Widerstands erst nach dem Kippen der fünften zusätzlichen Schicht um. Da dieses Kippen im allgemeinen lokalisiert ist, besteht stets die Gefahr einer Zerstörung des Bauelements. Die äußeren Schichten desselben haben die üblichen Übergänge, so daß sie bei Polarisierung in umgekehrter Richtung einen eine Durchschlagspannung bedingenden Widerstand aufweisen.They are switching diodes with partially negative voltage characteristics known, in which five semiconducting zones of alternating conductivity type are arranged one behind the other and the two the outer pn junctions have such a small breakdown voltage compared to the two inner pn junctions have that there is also a negative branch in the voltage characteristic. These Known semiconductor devices switch from the state of high resistance to the weak state Resistance only after tipping over the fifth additional layer. As this tipping in general is localized, there is always the risk of destruction of the component. The outer layers of the same have the usual transitions so that they are polarized have a breakdown voltage causing resistance in the opposite direction.

Weitere bekannte Halbleiterbauelemente haben vier Schichten, die jedoch ebenfalls nicht gegen Überspannungen in entgegengesetzter Richtung geschützt sind. Dabei haben die beiden inneren Schichten eine zentrale Zone, die stärker dotiert ist als die Randzone. Dies geschieht zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Lawineneigenschaften des Spannungs-Halbleiterbauelement mit mindestens vier Zonen abwechselnden Leitungstyps im HalbleiterkörperOther known semiconductor components have four layers, which, however, also do not protect against overvoltages are protected in the opposite direction. The two inner layers have one central zone, which is more heavily doped than the edge zone. This is done to avoid impairment the avalanche properties of the voltage semiconductor component with at least four zones alternating conductivity type in the semiconductor body

Anmelder:Applicant:

Compagnie Generale d'filectricite, ParisCompagnie Generale d'filectricite, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Müller-BörnerDipl.-Ing. R. Müller-Borner

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. H.-H. Wey, patent attorneys,

Berlin 33, Podbielskiallee 68Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Jakob Luscher,Jakob Luscher,

Bogdan Zega, Carouge, Genf (Schweiz)Bogdan Zega, Carouge, Geneva (Switzerland)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweiz vom 10. März 1961 (2880)Switzerland of March 10, 1961 (2880)

durchschlags durch äußere Bedingungen, ohne jedoch damit einen Schutz gegen negative Überspannungen bieten zu können.breakdown due to external conditions, but without protection against negative overvoltages to be able to offer.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der erörterten Mängel der bekannten Halbleiterbauelemente, indem ein Bauelement mit Selbstschutz gegen Überspannung geschaffen wird.The aim of the invention is to eliminate the discussed shortcomings of the known semiconductor components by a component with self-protection against overvoltage is created.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder der beiden äußeren pn-Übergänge von einer entartet dotierten Halbleiterzone und einer mindestens an dem pn-übergang entartet dotierten Halbleiterzone gebildet ist.According to the invention, this object is achieved in that each of the two outer pn junctions of one degenerately doped semiconductor zone and one degenerately doped semiconductor zone at least at the pn junction is formed.

Die Zeichnung stellt schematisch und beispielsweise zwei Ausführungsformen der Erfindung sowie einige Betriebskennlinien dar. Es zeigtThe drawing represents schematically and by way of example two embodiments of the invention as well shows some operating characteristics. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Halbleiterbauelements nach der Erfindung, 1 shows a section through a first embodiment of the semiconductor component according to the invention,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Halbleiterbauelement nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,FIG. 5 shows a section through the semiconductor component according to a second embodiment of FIG Invention,

F i g. 2 und 6 die die Dotierung der verschiedenen Zonen der Halbleiterbauelemente nach Fig. 1 bzw. 5 darstellenden Diagramme undF i g. 2 and 6 show the doping of the various zones of the semiconductor components according to FIG. 1 and 5 representational diagrams and

Fig. 3,4 und 7 einige Betriebskennlinien der Halbleiterbauelemente nach der Erfindung.3, 4 and 7 show some operating characteristics of the semiconductor components according to the invention.

In der Fig. 1 ist im Schnitt ein Halbleiterbauelement dargestellt, das aus vier Zonen P1N1PJSf2, beispielsweise aus einkristallinem Silizium, besteht, die drei Übergänge 1, 2 und 3 bilden.1 shows in section a semiconductor component which consists of four zones P 1 N 1 PJSf 2 , for example made of monocrystalline silicon, which form three junctions 1, 2 and 3.

Die F i g. 2 zeigt ein die Dotierung der verschiedenen Zonen darstellendes Diagramm. Wie dargestellt, sind die Zonen P1 und N2 dünne, sehr stark, und zwar so stark dotierte Zonen, daß sie entartetThe F i g. 2 shows a diagram showing the doping of the various zones. As shown, the zones P 1 and N 2 are thin, very strong, and indeed so heavily doped that they degenerate

509 629/3«509 629/3 «

3 43 4

sind. Dies wird erreicht, indem man eine so hohe steigen des Stromes, wie es der untere Abschnitt von Dotierung vorsieht, daß das Fermi-Niveau im Valenz- der Fig. 4 zeigt, eine Verminderung der Spannung band der Zone P2 bzw. in dem Leitungsband der zur Folge. Aus der Kennlinie V-I des in der F i g. 1 Zone N2 liegt. dargestellten Halbleiterbauelements ergibt sich also,are. This is achieved by increasing the current as high as the lower section of doping provides that the Fermi level in the valence of FIG. 4 shows a reduction in the voltage band of zone P 2 or in the conduction band the result. From the characteristic curve VI of the FIG. 1 zone N 2 is located. The semiconductor component shown thus results in

Die Zone N1 ist ebenfalls eine dünne, sehr stark, 5 daß dieses als ein sich gegen eine negative Überspan- und zwar so stark dotierte Zone, daß in der Nähe des nung selbst schützendes Ventil verwendet werden Übergangs 1 das untere Niveau ihres Leitungsbandes kann. Es sei bemerkt, daß die Durchschlagsspannung mit dem Fermi-Niveau zusammenfällt. gesteuert werden kann. Dazu genügt es, wenn dieThe zone N 1 is also a thin, very strong, 5 that this as a zone that is so heavily doped against a negative overvoltage, that in the vicinity of the voltage self-protecting valve transition 1 the lower level of its conduction band can be used. It should be noted that the breakdown voltage coincides with the Fermi level. can be controlled. It is sufficient if the

Außerdem ist wesentlich, daß das Fremdkörper- Zone N1 mit einer Elektrode versehen wird, die man konzentrationsgefälle an den Übergängen 1 und 3 io an eine Steuerspannung anschließt,
sehr groß ist, damit die durch die Potentialdifferenz Das vorstehend beschriebene HalbleiterbauelementIt is also essential that the foreign body zone N 1 is provided with an electrode that is connected to a control voltage at the transition points 1 and 3 io,
is very large, so that the semiconductor component described above

infolge des thermischen Gleichgewichts gebildeten läßt sich beispielsweise herstellen, indem man in eine Sperrschichten sehr schmal sind. Im Falle von SiIi- der Flächen einer Platte aus einem Siliziumeinkristall zium liegt diese Dicke der Sperrschichten in der vom schwach dotierten Typ P Bor in der Weise Größenordnung von 100 A. 15 diffundiert, daß man eine Zone erzielt, die anformed as a result of the thermal equilibrium can be produced, for example, by in a Barriers are very narrow. In the case of SiIi- the surfaces of a plate made of a silicon single crystal zium, this thickness of the barrier layers lies in the way of the weakly doped type P boron Of the order of 100 A. 15 diffuses that one achieves a zone that at

Aus dem Vorstehenden ergibt sich also, daß jeder ihrer Oberfläche eine Dotierung von mindestens der beiden äußeren Übergänge 1 und 3 ein Übergang 5 · 1019 Atomen/cm3 aufweist. In die andere Seite des zwischen einer stark entarteten Halbleiterzone und Plättchens diffundiert man Phosphor in der Weise, einer Halbleiterzone ist, deren oberes Niveau des daß man eine Zone vom Typ N erzielt, die an ihrer Valenzbandes bzw. unteres Niveau des Leitungs- 20 Oberfläche eine höhere Dotierung als 5 · 1019 Atome/ bandes mit dem Fermi-Niveau zusammenfällt. Nun cm3 aufweist. Darauf bildet man, beispielsweise durch hat bekanntlich ein solcher Übergang die Eigen- Legieren, in jeder der beiden Außenzonen eine stark schäften eines Ventils, das man »Gegengleichrichter« entartete Zone von entgegengesetztem Leitungstyp, nennen könnte, d. h. daß er sich bei Polarisation in d. h. eine Zone, deren Dotierung mindestens positiver Richtung wie ein normaler Halbleiterüber- 35 1020 Atome/cm3 beträgt, und zwar so, daß die Übergang und bei Polarisation in negativer Richtung wie gänge 1 und 3 in der Tiefe zu liegen kommen, in der ein sehr schwacher, praktisch einem Kurzschluß die Fremdkörperkonzentration in den Zonen N1 gleichkommender, elektrischer Widerstand verhält. und P2 etwa 5 · 1019 Atome/cm3 beträgt.
Die F i g. 3 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie (V-I) Die F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform desFrom the above, it follows that each of its surfaces has a doping of at least the two outer junctions 1 and 3, a junction 5 · 10 19 atoms / cm 3 . Phosphorus is diffused into the other side of the between a severely degenerated semiconductor zone and platelet in such a way that it is a semiconductor zone, the upper level of which is that a zone of type N is obtained which has a surface at its valence band or lower level of the conduction 20 higher doping than 5 · 10 19 atoms / band coincides with the Fermi level. Now has cm 3 . Then one forms, for example through such a transition, as is well known, in each of the two outer zones a strong shaft of a valve, which one could call a "counter rectifier" degenerate zone of opposite conduction type, that is, when polarized, it turns into one Zone whose doping is at least in the positive direction like a normal semiconductor over 35 10 20 atoms / cm 3 , in such a way that the transition and with polarization in the negative direction as courses 1 and 3 come to lie in the depth, in which a very weak, practically a short-circuit, the foreign body concentration in the zones N 1 is equivalent to electrical resistance. and P 2 is about 5 x 10 19 atoms / cm 3 .
The F i g. 3 shows the current-voltage characteristic curve (VI). 5 shows another embodiment of the

eines solchen »Gegengleichrichters«. 30 Halbleiterbauelements nach der Erfindung. Diesesof such a "counter rectifier". 30 semiconductor component according to the invention. This

Das vorstehend beschriebene Halbleiterbauelement Halbleiterbauelement enthält fünf Zonen P1N1P2N2P, arbeitet in folgender Weise: und vier Übergänge 1 bis 4. Wie es das in der F i g. 6The semiconductor component described above The semiconductor component contains five zones P 1 N 1 P 2 N 2 P, operates in the following way: and four transitions 1 to 4. As shown in FIG. 6th

Es sei angenommen, daß das Halbleiterbauelement dargestellte Diagramm der Dotierung zeigt, sind die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und Zonen P1, JV1 und P2 mit denen des in der F i g. 1 zwar so, daß die Elektrode 5 an dem Minuspol und 35 dargestellten Halbleiterbauelements identisch mit der die Elektrode 6 an dem Pluspol der Stromquelle Ausnahme, daß die Zone P2 über ihre ganze Dicke liegt. Die Übergänge 1 und 3 sind also in negativer schwach dotiert ist. Die Zonen N2 und P3 sind mit Richtung gepolt, während der Übergang 2 in positiver der Zone N1 bzw. der Zone P1 identisch. Die ÜberRichtung gepolt ist. Die Übergänge 1 und 3 verhalten gänge 1 und 4 sind also Übergänge mit den Eigensich also wie ohmsche Kontakte, während der Über- 40 schäften eines »Gegengleichrichters« und die Übergang 2 sich wie ein in positiver Richtung gepolter gänge 2 und 3 Übergänge mit normaler Kennlinie. Halbleiterübergang verhält. Durch Injektion von Es ist leicht zu erkennen, daß die Kennlinie V-IIt is assumed that the semiconductor component shown shows the doping diagram, which is connected to a direct voltage source, and zones P 1 , JV 1 and P 2 correspond to those of the doping shown in FIG. 1 so that the electrode 5 on the negative pole and 35 shown semiconductor component is identical to that of the electrode 6 on the positive pole of the power source, with the exception that the zone P 2 lies over its entire thickness. The transitions 1 and 3 are so weakly doped in negative. The zones N 2 and P 3 are polarized with direction, while the transition 2 in positive direction is identical to the zone N 1 or the zone P 1. The overdirection is polarized. The transitions 1 and 3 behave, transitions 1 and 4 are transitions with the intrinsic, i.e., like ohmic contacts, while the overhangs of a "counter rectifier" and the transition 2 behave like transitions 2 and 3 polarized in the positive direction, with a normal characteristic . Semiconductor transition behaves. By injecting Es it is easy to see that the characteristic VI

Elektronen der Zone N1 und von Löchern des stark dieses Halbleiterbauelements für die beiden Richtundotierten Abschnitts der Zone P2 in diese hinein er- gen des Stromes die gleiche ist und mit der eines zielt man eine Modulation ihrer Leitfähigkeit und 45 unter positivem Strom stehenden Ventils mit vier folglich eine starke Verringerung ihres Widerstands Zonen übereinstimmt.Electrons of zone N 1 and of holes of this semiconductor component for the two directionally undoped sections of zone P 2 into this because the current is the same and one aims to modulate their conductivity and valve with positive current four consequently a large reduction in their resistance zones coincides.

gegenüber dem positiven Strom. Das Halbleiterbau- Auf Grund der besonderen Merkmale der beidenversus the positive current. The semiconductor construction due to the special features of the two

element verhält sich also im Leitzustand wie ein ein- äußeren Übergänge 1 und 4 kann das Halbleiterbaufaches Halbleiterventil des Typs PIN, bei dem P der element nach der Fig. 5 für jede der beiden Richstark dotierte Abschnitt der Zone P2 und 7 diese unter 5° tungen des Stromes als ein Ventil mit vier Zonen einer positiven Spannung stehende Zone ist. Der PNPN angesehen werden, wie es seine in der F i g. 7 obere Abschnitt von der F i g. 4 zeigt die entspre- dargestellte Kennlinie V-I zeigt,
chende Kennlinie V-I. Es ist klar, daß der Zeitpunkt des Kippens desThus element behaves in the conduction state as a single external transitions 1 and 4, the Halbleiterbaufaches semiconductor valve of the type PIN, in which P is the element of FIG. 5 doped for each of the two rich Stark portion of the region P 2 and 7, this below 5 ° of the current as a valve with four zones of a positive voltage zone. The PNPN can be viewed as it is shown in FIG. 7 upper section of FIG. 4 shows the corresponding characteristic curve VI shows
corresponding characteristic VI. It is clear that the timing of the tilting of the

Jetzt sei angenommen, daß die Elektrode 5 an den Halbleiterbauelements in den Zustand seiner großen Pluspol und die Elektrode 6 an den Minuspol der 55 Leitfähigkeit in jeder der beiden Richtungen gesteuert Stromquelle angeschlossen ist. Die Übergänge 1 werden kann. Dazu genügt es, die eine oder andere und 3 sind also in positiver Richtung gepolt, während der beiden Zonen N1 und N2 mit einer Elektrode 7 der Übergang 2 in negativer Richtung polarisiert ist. bzw. 8 ähnlich den Elektroden 5 und 6 zu versehen Es bildet sich also an dem Übergang 2 eine Sperr- und sie an eine Steuerspannung von passender Polung schicht, die die Durchschlagsspannung des Halbleiter- 60 anzuschließen,
bauelements bestimmt. Daraus ergibt sich also, daß das Halbleiterbau-Now it is assumed that the electrode 5 is connected to the semiconductor component in the state of its large positive pole and the electrode 6 to the negative pole of the 55 conductivity in each of the two directions controlled current source. The transitions 1 can be. For this purpose, it is sufficient for one or the other and 3 to be polarized in the positive direction, while the junction 2 of the two zones N 1 and N 2 is polarized in the negative direction with an electrode 7. or 8 to be provided similar to the electrodes 5 and 6 So a barrier layer is formed at the junction 2 and it is layered to a control voltage of suitable polarity, which connects the breakdown voltage of the semiconductor 60,
component determined. It follows from this that the semiconductor

Es ist leicht zu erkennen, daß in diesem Falle der element nach der F i g. 5 als ein in beiden Stromrich-Betrieb des Halbleiterbauelements dem eines unter tungen gesteuertes Ventil verwendet werden kann, positiver Spannung stehenden Ventils mit vier Zonen das sich sowohl in der einen als auch in der anderen PNPN entspricht, bei dem P1N1P2 und N2P2N1 als 65 Richtung gegen eine Überspannung selbst schützen zwei komplementäre Transistoren angesehen werden kann.It is easy to see that in this case the element according to FIG. 5 can be used as one in both streamlined operation of the semiconductor component that of a sub-line controlled valve, positive voltage valve with four zones that corresponds in both the one and the other PNPN , in which P 1 N 1 P 2 and N 2 P 2 N 1 can be viewed as two complementary transistors protecting themselves against an overvoltage 65 direction.

können. Sofern die positive Spannung den Wert der Ein wie vorstehend beschriebenes Halbleiterbau-can. If the positive voltage has the value of a semiconductor component as described above

Durchschlagsspannung erreicht, hat das schnelle An- element PNPNP kann man, ausgehend von einem If the breakdown voltage has been reached, the fast component PNPNP can, starting from a

Plättchen aus Siliziumeinkristall vom Typ P, erzielen, indem man von beiden Seiten symmetrisch Phosphor so diffundiert, daß zwei Übergänge 2 und 3 entstehen. Die Oberflächenkonzentration muß höher als 5 · 1019 sein, damit man danach, beispielsweise durch Legieren, die beiden Außenzonen P1 und P3 mit einer höheren Konzentration als ΙΟ20 Atome/cm3 bilden kann, und zwar so, daß die Übergänge 1 und 4 an der Stelle liegen, an der die Konzentration der Fremdkörper in den Zonen N1 und N2 etwa 5 · 1019 Atome/ cm3 beträgt.P-type silicon monocrystalline platelets are obtained by symmetrically diffusing phosphorus from both sides in such a way that two junctions 2 and 3 are formed. The surface concentration must be higher than 5 · 10 19 so that afterwards, for example by alloying, the two outer zones P 1 and P 3 can be formed with a concentration higher than ΙΟ 20 atoms / cm 3 , in such a way that the transitions 1 and 4 lie at the point at which the concentration of foreign bodies in zones N 1 and N 2 is about 5 · 10 19 atoms / cm 3 .

Bei den beschriebenen und dargestellten Beispielen der Halbleiterbauelemente handelt es sich um PNPN und PiVPiV-Halbleiterbauelemente, wobei jedoch selbstverständlich ist, daß man auch NPNP- und iVPiVPiV-Halbleiterbauelemente vorsehen kann. Andererseits könnte die Zone P2 an Stelle einer schwach dotierten Zone eine Zone aus eigenleitendem Halbleitermaterial sein. Schließlich könnte man selbstverständlich für diese Halbleiterbauelemente Germanium ao oder einen sonstigen Einkristallhalbleiterkörper verwenden. The examples of semiconductor components described and shown are PNPN and PiVPiV semiconductor components, although it goes without saying that NPNP and iVPiVPiV semiconductor components can also be provided. On the other hand, the zone P 2 could be a zone made of intrinsically conductive semiconductor material instead of a weakly doped zone. Finally, one could of course use germanium ao or another single crystal semiconductor body for these semiconductor components.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Halbleiterbauelement mit Selbstschutz gegen Überspannungen und mit mindestens vier Zonen abwechselnden Leitungstyps im Halbleiterkörper, bei dem eine der inneren Zonen dicker und schwächer dotiert gegenüber den anderen Zonen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden äußeren pn-Übergänge (1, 3 bzw. 1, 4) von einer entartet dotierten Halbleiterzone (P1, N2 bzw. P1, P3) und einer mindestens an dem pn-übergang entartet dotierten Halbleiterzone gebildet ist.1. Semiconductor component with self-protection against overvoltages and with at least four zones of alternating conductivity type in the semiconductor body, in which one of the inner zones is thicker and less doped than the other zones, characterized in that each of the two outer pn junctions (1, 3 and 1, 4) is formed by a degenerately doped semiconductor zone (P 1 , N 2 or P 1 , P 3 ) and a degenerately doped semiconductor zone at least at the pn junction. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Zonen (P1 und iV2) so dotiert sind, daß das Fermi-Niveau in dem Valenzband der einen äußeren Zone (P1) bzw. in dem Leitungsband der anderen äußeren Zone (N2) liegt, wobei die inneren Zonen (N1 und P2) eine stark dotierte dünne Zone und eine schwach dotierte dicke Zone sind, deren Dotierung in der Nähe des Übergangs, den sie je mit einer der Außenzonen bilden, so ausgebildet ist, daß das untere Niveau des Leitungsbandes der einen inneren Zone (2V1) bzw. das obere Niveau des Valenzbandes der anderen inneren Zone (P2) mit dem Fermi-Niveau zusammenfällt, und daß die Außenzonen (P1 und N2) je mit einer das Anschließen des Halbleiterbauelements an einen Stromkreis ermöglichenden Elektrode (5 bzw. 6) versehen sind.2. Semiconductor component according to claim 1, characterized in that the two outer zones (P 1 and iV 2 ) are doped so that the Fermi level in the valence band of one outer zone (P 1 ) or in the conduction band of the other outer Zone (N 2 ) lies, the inner zones (N 1 and P 2 ) being a heavily doped thin zone and a weakly doped thick zone, the doping of which is formed in the vicinity of the transition that they each form with one of the outer zones is that the lower level of the conduction band of one inner zone (2V 1 ) or the upper level of the valence band of the other inner zone (P 2 ) coincides with the Fermi level, and that the outer zones (P 1 and N 2 ) each are provided with an electrode (5 or 6) which enables the semiconductor component to be connected to a circuit. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stark dotierte dünne innere Zone (N1) mit einer ihr Anschließen an einen Steuerkreis ermöglichenden Elektrode (7) versehen ist.3. Semiconductor component according to claim 1 and 2, characterized in that the heavily doped thin inner zone (N 1 ) is provided with an electrode (7) which enables it to be connected to a control circuit. 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine Zonenfolge vom Typ N1P1N2P2 aufweist, daß seine Außenzonen (N1 und P2) so dotiert sind, daß das Fermi-Niveau in dem Leitungsband der einen äußeren Zone (N1) bzw. in dem Valenzband der anderen äußeren Zone (P2) liegt, daß die Innenzonen (P1VUKUV2) jeweils eine stark dotierte dünne Zone und eine schwach dotierte dicke Zone sind, deren Dotierung in der Nähe des Übergangs, den sie je mit einer der Außenzonen bilden, so ausgebildet ist, daß das obere Niveau des Valenzbandes der einen inneren Zone (P1) bzw. das untere Niveau des Leitungsbandes der anderen inneren Zone (N2) mit dem Fermi-Niveau zusammenfällt, und daß die beiden Außenzonen (N1 und P2) je mit einer das Anschließen des Halbleiterbauelements an einen Stromkreis ermöglichenden Elektrode (5 bzw. 6) versehen sind.4. A semiconductor component according to claim 1, characterized in that the semiconductor body has a zone sequence of the type N 1 P 1 N 2 P 2 , that its outer zones (N 1 and P 2 ) are doped so that the Fermi level in the conduction band an outer zone (N 1 ) or in the valence band of the other outer zone (P 2 ) is that the inner zones (P 1 VUKUV 2 ) are each a heavily doped thin zone and a weakly doped thick zone, the doping of which is in the vicinity of the transition that they each form with one of the outer zones is designed so that the upper level of the valence band of one inner zone (P 1 ) and the lower level of the conduction band of the other inner zone (N 2 ) with the Fermi level coincides, and that the two outer zones (N 1 and P 2 ) are each provided with an electrode (5 or 6) which enables the semiconductor component to be connected to a circuit. 5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine stark dotierte dünne innere Zone (P1) mit einer ihr Anschließen an einen Steuerkreis ermöglichenden Elektrode versehen ist.5. Semiconductor component according to Claim 1 and 4, characterized in that the one heavily doped thin inner zone (P 1 ) is provided with an electrode which enables it to be connected to a control circuit. 6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine Zonenfolge vom Typ P1N1P2N2P3 aufweist, daß die beiden Außenzonen (P1 und P3) so dotiert sind, daß das Fermi-Niveau in ihrem Valenzband liegt, daß die mittelste Zone (P2) eine dickere und schwach dotierte Zone ist, daß die beiden anschließenden inneren Zonen (N1 und AQ stark dotierte dünne Zonen sind, deren Dotierung in der Nähe des Übergangs, den sie je mit einer der Außenzonen bilden, so ausgebildet ist, daß das untere Niveau ihres Leitungsbandes mit dem Fermi-Niveau zusammenfällt, und daß die Außenzonen (P1 und P3) je mit einer das Anschließen des Halbleiterbauelements an einen Stromkreis ermöglichenden Elektrode (5 bzw. 6) versehen sind.6. A semiconductor component according to claim 1, characterized in that the semiconductor body has a zone sequence of the type P 1 N 1 P 2 N 2 P 3 , that the two outer zones (P 1 and P 3 ) are doped so that the Fermi level in their valence band is that the middle zone (P 2 ) is a thicker and weakly doped zone, that the two subsequent inner zones (N 1 and AQ are heavily doped thin zones, their doping in the vicinity of the transition they each with a of the outer zones, is designed so that the lower level of their conduction band coincides with the Fermi level, and that the outer zones (P 1 and P 3 ) each with an electrode (5 or 6) that enables the semiconductor component to be connected to a circuit are provided. 7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine Zonenfolge vom Typ N1P1N2P2N3 aufweist, daß die beiden Außenzonen (N1 und N3) so dotiert sind, daß das Fermi-Niveau in ihrem Leitungsband liegt, daß die mittelste Zone (N2) eine dickere und schwach dotierte Zone ist, daß die beiden anschließenden inneren Zonen (P1 und P2) stark dotierte dünne Zonen sind, deren Dotierung in der Nähe des Übergangs, den sie je mit einer der Außenzonen (N11N3) bilden, so ausgebildet ist, daß das obere Niveau ihres Valenzbandes mit dem Fermi-Niveau zusammenfällt, und daß die beiden Außenzonen (N1 und N3) je mit einer das Anschließen des Halbleiterbauelements an einen Stromkreis ermöglichenden Elektrode versehen sind.7. A semiconductor component according to claim 1, characterized in that the semiconductor body has a zone sequence of the type N 1 P 1 N 2 P 2 N 3 , that the two outer zones (N 1 and N 3 ) are doped so that the Fermi level in their conduction band is that the middle zone (N 2 ) is a thicker and weakly doped zone, that the two subsequent inner zones (P 1 and P 2 ) are heavily doped thin zones, their doping in the vicinity of the junction that they each form with one of the outer zones (N 11 N 3 ) , is designed so that the upper level of its valence band coincides with the Fermi level, and that the two outer zones (N 1 and N 3 ) each with the connection of the semiconductor component to one Circuit enabling electrode are provided. 8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden anschließenden inneren Zonen (N1 und N2 bzw. P1 und P2) mit einer ihr Anschließen an einen Steuerkreis ermöglichenden Elektrode (7 bzw. 8) versehen ist.8. Semiconductor component according to claim 6 or 7, characterized in that at least one of the two subsequent inner zones (N 1 and N 2 or P 1 and P 2 ) is provided with an electrode (7 or 8) enabling it to be connected to a control circuit is. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1079 212,
1090330;
USA.-Patentschriften Nr. 2 983 854, 2 997 604.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1079 212,
1090330;
U.S. Patent Nos. 2,983,854, 2,997,604. Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.A priority document was displayed when the registration was announced. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 509 629/314 7.65 © Bundesdruckerei Berlin509 629/314 7.65 © Bundesdruckerei Berlin
DEC26409A 1961-03-10 1962-03-06 Semiconductor component with at least four zones of alternating conductivity type in the semiconductor body Pending DE1197986B (en)

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